Mangan in Pflanzen

Das Mangan gehört zu den unedlen Schwermetallen; es tritt daher in der Natur fast immer in Form von Verbindungen auf. Obwohl man Mangan viel seltener zu sehen bekommt als z. B. Kupfer, Zink, Blei usw. ist es doch viel häufiger als diese. Man schätzt den Anteil des Mangans an der obersten 16-km-Zone der Erdkruste auf 0,085%; damit ist es das zweithäufigste Schwermetall der Erdrinde. Die größten Manganlager der Erde finden sich in Rußland (Kaukasus), Indien, Westafrika (Goldküste), Südafrika, Brasilien und Chile.
Die Erstarrungsgesteine (Granit, Gneis, Basalt usw.) enthalten im Durchschnitt etwa 0,2% Mangan, das z. T. in die Sedimentgesteine und Böden (zumeist in Oxydform) übergeht, z. T. in das Meer hinaus geschwemmt wird. Deshalb findet man z. B. im schlammigen Untergrund des Atlantischen Ozeans 0,02 - 2,25% Mangan. Die deutschen Böden enthalten im kg etwa 80 bis 400 mg Mangan. Seit K. Wilh. Scheele (1788) wurden unzählige Pflanzen nach Mangan untersucht. Man fand in allen Pflanzen verhältnismäßig kleine, vielfach wechselnde Mengen von Mangan, und zwar sind die Nadelhölzer manganreicher als die Laubhölzer (Tannennadeln enthalten etwa ca. 0,8% Mangan in der Trockensubstanz), die Wasserpflanzen manganreicher als die Landpflanzen. Der Gehalt an Mangan schwankt bei den Pflanzen viel stärker als der Gehalt an anderen Schwermetallen. So enthält z. B. die Asche von normalem Löwenzahn auf je 100 g nur 46 mg Mangan, die der Heidelbeere dagegen 1722 mg, obwohl beide Pflanzen auf chemisch ähnlichen Böden wuchsen. Bei den Nahrungsmitteln hat man folgende Mangangehalte festgestellt: Salat bis 200 mg / kg; Erbsen, Spargeln und Bohnen 12 - 30 mg / kg; Hefe, Zwiebeln, Karotten und Kohl 4 - 15 mg / kg; Trauben, Datteln und Äpfel 1 - 6 mg / kg. In chlorotischen, vergilbten Blättern ist der Mangangehalt regelmäßig kleiner als bei normaler Ergrünung. Bei Mangan-Mangelkrankheiten kann der Mangangehalt der Getreidekörner von 30 - 70 mg / kg herabsinken.
Sehr sorgfältige Versuche haben gezeigt, daß Mais, Luzerne, Ackerbohne, Rotklee, Erbsen, Gerste, Hafer, Weizen, Tomaten usw. in völlig manganfreien (im übrigen aber vollwertigen) Nährlösungen schlecht oder überhaupt nicht wuchsen. Mangan ist also ein lebenswichtiges Spurenelement. Die biologische Funktion des Mangans erstreckt sich auf folgende Bereiche: Zunächst ist es Aktivator oder Bestandteil von verschiedenen Fermenten, so z. B. von Arginase (spaltet aus Arginin und Argininderivaten Harnstoff ab), Dioxymaleinoxyhydrase (wichtig für Pflanzenatmung, bildet wahrscheinlich das "Eintrittstor des Sauerstoffs in die Zelle"), Pyruvatdehydrogenase, Carboxylasen, Phosphatasen, Nucleotidase, Dipeptidase usw. Offenbar kann hier das Mangan bis zu einem gewissen Grad durch Eisen, Magnesium oder andere Metalle ersetzt werden. Wahrscheinlich spielt Mangan bei vielen biologischen Oxydations-Reduktionsprozessen eine wichtige Rolle. Bei manganarm ernährten Chlorella-Kulturen (einzellige Grünalge) kann man ein rapides Ansteigen der Assimilationstätigkeit nach Mangangabe beobachten. Die Assimilationsleistung von Haferblättern beträgt bei Manganmangel nur 25 - 40% der Normalleistung. Dies und auch die Chlorophyllschädigung (Chlorose) bei Manganmangel läßt erkennen, daß das Mangan für die Assimilation von Bedeutung ist. Mangan spielt bei der Reduktion der von den Pflanzen aufgenommenen Nitrate eine wichtige Rolle; doch gibt es auch Gegner dieser Auffassung. Erhöhte Mangangehalte sind meist begleitet von erhöhtem Vitamin-C-Gehalten; vielleicht sind manganhaltige Fermente an der Synthese dieses Vitamins beteiligt.
Unter den Mangan-Mangelkrankheiten ist besonders die sog. Dörrfleckenkrankheit des Hafers bekannt geworden. Diese Krankheit ist ähnlich wie die Kupfermangelkrankheit (Heidemoorkrankheit) in nordwestdeutschen Heide- und Moorgebieten verbreitet. Die Haferpflänzchen wachsen bis Ende Mai oder Anfang Juni einigermaßen normal; dann bleiben sie im Wachstum stehen; sie werden gelblich und schlaff. Die unteren Teile der älteren Blätter färben sich grau bis braungrün und bekommen dunkle Ränder. Die Erträge aus solchen Pflanzen sind sehr bescheiden; viele Rispen bleiben taub. Kulturhafer ist gegen Manganmangel bedeutend empfindlicher als Wildhafer. Wenn man auf solchen Böden andere Getreidearten, Kartoffeln, Kreuzblütler, Schmetterlingsblütler u. dgl. anbaut, treten ähnliche Schädigungen auf. Vielfach unterbleibt die Fruchtbildung; Tomaten kommen bei völligem Manganmangel nicht zum Blühen. Daß hier eine Manganmangelkrankheit vorliegt ist aus folgenden Tatsachen zu erschließen: 1. Zieht man Pflanzen in manganfreien, bzw. manganarmen, aber sonst vollwertigen Nährlösungen auf, so erhält man ähnliche Krankheitsbilder. 2. Der Mangangehalt der mit Dörrfleckenkrankheit behafteten Pflänzchen ist abnorm niedrig. 3. Düngt man die Dörrfleckenkrankheitsgebiete mit Mangan (z. B. 50 - 150 kg Mangansulfat je ha), so entwickeln sich auf ihnen gesunde Pflanzen.
Schädlich ist übrigens nicht nur der Manganmangel, sondern auch der Manganüberfluß. So werden z. B. Gersten bereits geschädigt, wenn man sie in Nährlösungen mit einem Mangangehalt 1 : 100 000 aufzieht; geringere Mangankonzentrationen sind dagegen lebensnotwendig. Bei Manganüberschuß hilft starke Kalkdüngung; der Kalk macht das Mangan für die Pflanzen schwer aufnehmbar. Auch durch Düngung mit wasserlöslichen Phosphaten kann ein Manganüberfluß unschädlich gemacht werden; es entsteht hierbei unlösliches, für die Pflanzen unverdauliches Manganphosphat. Im übrigen können die Pflanzen das Mangan am besten den sauren und alkalischen Böden entnehmen; bei neutralen Böden ist Manganüberschuß normalerweise kaum schädlich, wohl aber treten auf neutralen Heidemoorböden besonders leicht Manganmangelerkrankungen auf. Die Empfindlichkeit der Pflanzen gegen Manganmangel und Manganüberschuß ist verschieden, so ertragen z. B. Erdbeeren Manganmangel und Manganüberschuß leichter, wogegen grüne Bohnen gegen beides empfindlich sind.
Mangandüngung kommt bei einem Teil der nordwestdeutschen humosen Sand- und Moorböden in Frage. Bei starkem Manganmangel düngt man den Boden kurz vor oder nach der Aussaat mit 50 - 150 kg feingemahlenem Mangansulfat je ha. Ist die Saat schon aufgegangen, so kann man auch eine 5 - 10%ige Mangansulfatlösung verspritzen; doch sind solche Spritzungen etwa 2 Wochen vor Beginn des Rispenschiebens nicht mehr zu empfehlen. Eine starke Mangandüngung hält etwa 2 - 3 Jahre an. Kombinationen mit Schädlingsbekämpfungsmitteln (z. B. 1 kg Mangansulfat in 500 Litern Kupferkalkbrühe gelöst) haben sich bewährt.